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        單雙管混合式系統(tǒng)在多層辦公樓供暖系統(tǒng)中應(yīng)用

        2020-06-29 05:55:32楊方德
        關(guān)鍵詞:散熱量單管雙管

        楊方德

        上??睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司

        北方多層辦公建筑中,散熱器供暖是常見(jiàn)的供暖系統(tǒng)方式,目前多層建筑中比較常見(jiàn)的散熱器供暖形式有:雙管上供下回式系統(tǒng)、雙管下供下回式系統(tǒng)、單管跨越式系統(tǒng)等。這些供暖系統(tǒng)在不同的建筑類型中均有運(yùn)用且有各自的優(yōu)缺點(diǎn),不存在絕對(duì)的熟優(yōu)熟劣,具體采用何種系統(tǒng)方式需要結(jié)合建筑本身的特點(diǎn)來(lái)考慮判斷。

        1 各種系統(tǒng)特點(diǎn)分析

        多層辦公建筑的建筑高度對(duì)散熱器采暖系統(tǒng)方式的選擇有較大影響,現(xiàn)對(duì)雙管上供下回式、雙管下供下回式、單管跨越式等各個(gè)供暖系統(tǒng)形式在多層辦公建筑中應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析比較。

        1.1 雙管上供下回式系統(tǒng)

        上供下回雙管式系統(tǒng)一般采用共用立管,豎向異程式,水平供回水橫干管布置。由于雙管系統(tǒng),忽略豎向管道熱量損失,進(jìn)出各層散熱器的供回水溫度可近似認(rèn)為相同,散熱器可獲得較大的溫差,可提高散熱器的散熱量,有效的改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能,同時(shí)雙管系統(tǒng)設(shè)置恒溫閥可以實(shí)現(xiàn)分室溫控。雙管上供下回系統(tǒng)還可以利用水平橫干管集中排氣,減少立管排氣閥的數(shù)量,缺點(diǎn)是對(duì)于層高不高的房間,上部橫干管布置可能受房間窗戶高度的限制。同時(shí)隨著建筑高度的升高,由于高度差hi產(chǎn)生的附加熱壓△P 為:

        具有較為明顯的豎向垂直失調(diào)現(xiàn)象,在相同的條件下,上層散熱器具有較高的散熱量,層數(shù)越高豎向失調(diào)越嚴(yán)重。另外雙管系統(tǒng)布置相對(duì)單管系統(tǒng)施工復(fù)雜,成本較高。雙管上供下回系統(tǒng)(無(wú)恒溫控制閥)較多應(yīng)用于4 層及4 層以下建筑。雙管上供下回系統(tǒng)(設(shè)有恒溫控制閥)較多應(yīng)用于4 層以上建筑。

        1.2 雙管下供下回式系統(tǒng)

        雙管下供下回式系統(tǒng)與雙管上供下回式系統(tǒng)類似采用共用立管,豎向異程式布置,供回水干管設(shè)置于底層管溝或地下室頂板。由于上層管道增加的阻力損失,一部分抵消了下供下回系統(tǒng)由高度差引起的附加熱壓,一定程度上緩解豎向垂直失調(diào)現(xiàn)象,但是對(duì)于層數(shù)較高的建筑,這種抵消不足以降低垂直失調(diào)帶來(lái)的影響。下供下回系統(tǒng)還存在立管排氣閥數(shù)量較多問(wèn)題,對(duì)于頂層層高不高的建筑,由于頂層房間上部無(wú)橫干管,因此下供下回系統(tǒng)布置不受頂層房間窗戶高度的影響。這種系統(tǒng)形式目前在各種類型特別是6層以下建筑中應(yīng)用較多。

        1.3 單管跨越式系統(tǒng)

        單管跨越式系統(tǒng)一般采用供水管順序流經(jīng)各層散熱器的形式,并在各層進(jìn)出水管中間增設(shè)跨越管和調(diào)節(jié)閥,同一建筑高度內(nèi)單管跨越式系統(tǒng)各層散熱器之間不存在供回水溫度差的問(wèn)題,不考慮垂直失調(diào)的影響,布置簡(jiǎn)單,帶跨越管及調(diào)節(jié)閥可實(shí)現(xiàn)分室調(diào)節(jié)。

        流出第i 組散熱器水溫ti可按下式計(jì)算:

        由于各層散熱器的供回水溫度不同,而散熱器進(jìn)出水溫度對(duì)散熱器性能起重要作用,因此隨著高度增加,底層散熱器進(jìn)水溫度計(jì)供回水溫差較低,影響散熱器散熱效果,層數(shù)越高,散熱器進(jìn)出水溫差越小,散熱器散熱效果越差。這種系統(tǒng)應(yīng)用受到建筑層高的制約。故單管跨越式系統(tǒng)應(yīng)用于不超過(guò)6 層的建筑中[1]。

        1.4 各種系統(tǒng)應(yīng)用分析

        從以上幾種管路系統(tǒng)形式的分析可以看出,在6層及以下建筑的布管形式選擇較為明確,6 層以下可以選擇雙管上供下回式、雙管下供下回式、單管跨越式等系統(tǒng),具體根據(jù)布管空間,管道排氣及造價(jià)綜合權(quán)衡選擇。對(duì)于6 層及以上建筑,較多選用雙管下供下回式,采用異程式系統(tǒng)且采用預(yù)設(shè)阻力調(diào)節(jié)功能的恒溫控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié),可一定程度上解決垂直失調(diào)帶來(lái)的影響,同樣可以采用綜合了以上各種系統(tǒng)特點(diǎn)的單雙管混合式系統(tǒng),本文將著重針對(duì)6 層辦公樓中單雙管混合式系統(tǒng)應(yīng)用展開(kāi)分析。

        2 以某6 層辦公建筑為例

        北京某辦公樓,總建筑面積7682 m2,建筑高度23.7 m,地上共6 層,地下一層為換熱機(jī)房和設(shè)備房,1~6 層為辦公室及其他附屬用房,原采暖系統(tǒng)采用下供下回雙管異程系統(tǒng),供回水干管設(shè)于地下室內(nèi),房間采用鑄鐵TFD2-6-6 型輻射對(duì)流散熱器,單片標(biāo)準(zhǔn)散熱量[2]:

        原采暖系統(tǒng)供回水溫度85/60 ℃,室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18 ℃,△T=54.5 ℃,單片標(biāo)準(zhǔn)散熱量118 W/片,建于2000 年,原辦公樓采暖系統(tǒng)如圖1 所示。本辦公樓在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),冬季底層間溫度低,頂層溫度高等現(xiàn)象,擬在近期進(jìn)行大樓裝修,并對(duì)其采暖系統(tǒng)一并改造。以此6 層辦公建筑為例,通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)采用單管跨越式系統(tǒng),散熱器進(jìn)出水管的溫差約為4.17 ℃,溫差較低,流經(jīng)散熱器的流量減少,散熱器散熱量降低,導(dǎo)致各層散熱器的散熱量均減少。采用雙管下供下回式系統(tǒng)時(shí),6 層散熱器相對(duì)于1 層散熱器的附加熱壓為2535 Pa,6 層散熱器相對(duì)于1 層散熱器的管道阻力損失為1280 Pa,由此可見(jiàn)下供下回雙管系統(tǒng)垂直方向阻力損失不足以抵消高層散熱器附加熱壓帶來(lái)?yè)p失。

        圖1 原采暖系統(tǒng)圖

        2.1 單雙管混合系統(tǒng)

        為避免單純雙管系統(tǒng)和單管系統(tǒng)帶來(lái)的弊端,采用單雙管混合式系統(tǒng),供回水立管豎向布置,上部各層與供回水立管單管跨越式連接,底部各層采用雙管連接,保持了原雙管系統(tǒng)的總體布置,在各層散熱器與立管連接方式上做了調(diào)整,局部增加立管。如圖2所示。

        圖2 單雙管混合式系統(tǒng)圖

        2.2 單雙管混合式系統(tǒng)的性能分析

        保持原系統(tǒng)供回水溫度85/60 ℃,散熱器型式及片數(shù)不變。假定室內(nèi)熱負(fù)荷及散熱器單片散熱量保持不變,由于4、5、6 層采用了采用單管跨越式系統(tǒng),1、2、3 層為雙管系統(tǒng),散熱器進(jìn)出水管的平均溫差約為8.33 ℃,小于系統(tǒng)溫降,散熱器的流量修正系數(shù)β4將減小。相對(duì)于單純的單管跨越式系統(tǒng),單雙管混合式系統(tǒng)很明顯提高了末端散熱器進(jìn)水溫度,提高散熱器散熱散熱量。相對(duì)于雙管系統(tǒng),散熱器進(jìn)水溫度降低,散熱量下降。不同樓層散熱器進(jìn)水溫度與單片散熱量關(guān)系如圖3 所示。

        單雙管混合式系統(tǒng)豎向附加壓力計(jì)算高度由原來(lái)的17.7 m,降低為8.8 m,3 層散熱器豎向附加熱壓變?yōu)?267.6 Pa。3 層散熱器相對(duì)于1 層散熱器的管道阻力損失為1280 Pa,系統(tǒng)末端附加熱壓與管道增加的阻力基本相等,因此基本實(shí)現(xiàn)了較好的水力穩(wěn)定性。同時(shí),單雙管混合式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)分室調(diào)節(jié)。不增加管道布置難度,適用于舊系統(tǒng)改造以及新建建筑。

        圖3 各層散熱器進(jìn)水溫度與單片散熱量關(guān)系圖

        3 結(jié)論

        本文首先對(duì)雙管上供下回式、雙管下供下回式、單管跨越式等各個(gè)系統(tǒng)在多層辦公建筑中應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,認(rèn)為6 層以下可以選擇雙管上供下回式、下供下回式、單管跨越式系統(tǒng),對(duì)于6 層及以上辦公建筑,提出了單雙管混合式系統(tǒng),并以某具體辦公建筑改造系統(tǒng)為例,具體分析了單雙管混合式系統(tǒng)在該建筑內(nèi)的實(shí)際使用效果。

        并提出:1)單雙管混合式系統(tǒng),相對(duì)于單管跨越式系統(tǒng)提高了末端散熱器的進(jìn)水溫度及散熱器進(jìn)出水溫差,有利于增加散熱器的散熱量。相對(duì)于雙管系統(tǒng)有效的降低了系統(tǒng)的豎向垂直失調(diào),基本實(shí)現(xiàn)了附加熱力與管道阻力的平衡,具有較好的水力特性。2)單雙管混合式系統(tǒng),綜合了單純雙管系統(tǒng)和單管系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),在原系統(tǒng)布置改動(dòng)不大的前提下,特別適合6 層及以上辦公建筑的舊有采暖系統(tǒng)的改造以及新建建筑的散熱器采暖系統(tǒng)的布置。

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